一种集成式宽光斑深孔激光熔覆头制造技术

本发明专利技术提出一种集成式宽光斑深孔激光熔覆头，包括连接杆、固定座、送粉单元、清理单元、积分镜单元、保护镜单元、导流风刀单元、照明单元和摄像单元；连接杆连接于固定座后端，积分镜单元安装于固定座前端，送粉单元安装于固定座一侧，清理单元安装于固定座另一侧，导流风刀单元安装于固定座的下侧并位于送粉单元和清理单元之间，保护镜单元安装于固定座和导流风刀单元之间，照明单元安装于固定座上，摄像单元安装于连接杆上，且照明单元位于摄像单元和送粉单元之间。本发明专利技术通过创新设置上下风刀结构，有效保护了激光熔覆头，提高了熔覆效率，通过创新设置摄像功能，能够实时观测熔池、铺粉状态、熔覆面质量，使得操作者可以实时发现熔覆质量问题。

An integrated laser cladding head with wide spot and deep hole

【技术实现步骤摘要】
一种集成式宽光斑深孔激光熔覆头
本专利技术涉及激光熔覆
，尤其是涉及一种集成式宽光斑深孔激光熔覆头。
技术介绍
零部件腐蚀是机械设备损伤的主要原因，零部件防蚀能力的优劣直接关系到机械设备的安全运行，通过激光将合金粉末熔覆在深孔工件内壁是最近发展起来的防腐蚀技术，但是现有的激光熔覆技术普遍存在熔覆效率低、熔覆头体积大、内孔高温环境适应性差等问题，尤其是针对深孔工件内壁的激光熔覆问题，现有激光熔覆头管路外漏，容易受到激光反射而烧毁且无法满足长时间运行的熔覆要求，纵观现有的激光熔覆头，有的体积较大不适合深孔内壁熔覆，有的水冷装置集成不好无法满足长时间运行要求，有的是小圆形光斑熔覆效率低，无熔池及铺粉状态及熔覆面的图像反馈功能，深孔工件熔覆过程中的熔覆质量无法判定，等等，这些问题严重阻碍了深孔激光熔覆技术的发展，急切需要开发一种全新的能够满足深孔激光熔覆要求且可长时间稳定运行的带图像反馈功能的集成式宽光斑深孔激光熔覆头。
技术实现思路
本专利技术基于上述现有技术问题，提出一种全新结构的集成式宽光斑深孔激光熔覆头，通过创新设置上下风刀结构，有效保护了激光熔覆头，提高了熔覆效率，通过创新设置摄像功能，能够实时观测熔池、铺粉状态、熔覆面质量，使得操作者可以实时发现熔覆质量问题；通过设置积分反射镜直接将圆柱形激光束反射并整形为矩形激光束，无需再安装积分聚焦镜，使结构更简单，光学元器件更少；创新的设置清理装置，清理待熔覆表面，提高了熔覆质量；创新的将粉气分离器、气刀、清理装置、摄像头，保护气管，送粉管集成于熔覆头内，结构紧凑，没有管路外漏，使结构紧凑体积更小。因此本专利技术提出的集成式宽光斑深孔激光熔覆头解决了现有深孔激光熔覆技术的发展瓶颈问题，且能连续稳定运行，集成化高，体积小，具有广阔的推广应用前景。为达到上述目的，本实专利技术的技术方案为：一种集成式宽光斑深孔激光熔覆头，包括：连接杆1、固定座3、送粉单元、清理单元、积分镜单元、保护镜单元、导流风刀单元、照明单元和摄像单元；其中所述连接杆1连接于所述固定座3的后端，所述积分镜单元安装于所述固定座的前端，所述送粉单元安装于所述固定座的一侧，所述清理单元安装于所述固定座的另一侧，所述导流风刀单元安装于所述固定座的下侧并位于所述送粉单元和清理单元之间，所述保护镜单元安装于所述固定座和导流风刀单元之间，所述照明单元安装于所述固定座上，所述摄像单元安装于所述连接杆1上，且所述照明单元位于所述摄像单元和送粉单元之间；所述连接杆、固定座、保护镜单元、导流风刀单元中均形成有激光束通道，熔覆激光束依次穿过连接杆和固定座的激光束通道后被积分镜单元反射后再依次透过保护镜单元和导流风刀单元的激光束通道后聚焦于待加工的工件表面；所述连接杆、固定座和送粉单元内设置有相互连通的送粉通道，所述连接杆、固定座和清理单元内设置有相互连通的清理气体通道，所述连接杆、固定座和导流风刀单元内设置有相互连通的风刀气体通道，所述连接杆、固定座、送粉单元和积分镜单元内设置有相互连通的循环冷却水通道。进一步的根据本专利技术所述的集成式宽光斑深孔激光熔覆头，其中所述连接杆1通过螺钉与固定座3连接且在连接杆1和固定座3之间设置有密封圈50；所述连接杆和固定座的中央设置有所述激光束通道；所述连接杆1和固定座3在围绕激光束通道的外周均设置有进水通道、出水通道、送粉通道和气体通道，且所述连接杆1的进水通道与所述固定座3的进水通道相互对准且密封连通，所述连接杆1的出水通道与所述固定座3的出水通道相互对准且密封连通，所述连接杆的送粉通道与所述固定座3的送粉通道相互对准且密封连通，所述连接杆1的气体通道与所述固定座3的气体通道相互对准且密封连通。进一步的根据本专利技术所述的集成式宽光斑深孔激光熔覆头，其中所述送粉单元包括送粉头4、粉气分离器盖5和送粉板13，所述送粉头4通过螺钉安装于所述固定座的一侧，所述送粉头4的内部形成有循环冷却水通道、送粉通道和送粉腔55，所述送粉通道连通于所述送粉腔55，所述送粉腔55的顶端开口上安装有所述粉气分离器盖5，所述送粉板13安装于所述送粉头4上，且在所述送粉板13与送粉头4之间形成出粉通道，所述送粉腔55的底端出口连通于所述出粉通道。进一步的根据本专利技术所述的集成式宽光斑深孔激光熔覆头，其中所述清理单元包括清理支架7、密封圈46、阀芯47和阀盖48，所述清理支架7通过螺钉安装于所述固定座的另一侧，所述清理支架7内形成有清理气体通道，所述密封圈46、阀芯47和阀盖48依次装配后通过螺钉密封连接于清理支架7的所述清理气体通道。进一步的根据本专利技术所述的集成式宽光斑深孔激光熔覆头，其中所述积分镜单元包括积分反射镜8、密封圈、积分镜座11和螺钉12，所述积分反射镜8安装于所述积分镜座11上，且在所述积分反射镜8和所述积分镜座11之间设置有密封圈，所述积分反射镜8和所述积分镜座11内设置有相互连通的循环冷却水通道，所述积分镜座11通过螺钉安装于所述固定座上，且在所述积分镜座11和固定座之间设置有密封圈，所述积分反射镜8伸入所述固定座的激光束通道内。进一步的根据本专利技术所述的集成式宽光斑深孔激光熔覆头，其中所述保护镜单元包括保护镜密封圈15、保护镜片16和保护镜抽屉17，所述固定座的下端面形成有保护镜安装槽，所述保护镜抽屉17以抽屉抽拉方式安装于所述保护镜安装槽内，所述保护镜密封圈15和保护镜片16安装于所述保护镜抽屉17内，所述保护镜片16设置于所述保护镜密封圈15和保护镜抽屉17之间。进一步的根据本专利技术所述的集成式宽光斑深孔激光熔覆头，其中所述照明单元包括照明灯31、32、玻璃盖板34和螺钉，所述照明灯31、32通过螺钉安装于所述固定座3的底部，所述玻璃盖板34通过螺钉安装于所述固定座3的底部并位于所述照明灯的外侧；所述摄像单元包括摄像头39、摄像头座41、摄像头保护镜片38、连接盖板37和螺钉，所述摄像头39安装于所述摄像头座41的安装孔内，所述摄像头座41通过螺钉安装于连接杆1的底部，摄像头保护镜片38安装于所述连接盖板37上，所述连接盖板37通过螺钉安装于连接杆1的底部并位于所述摄像头座41的外侧。进一步的根据本专利技术所述的集成式宽光斑深孔激光熔覆头，其中所述导流风刀单元包括：导流环盖板18、导流环20、导流罩21、分流器22、风刀导流板25、风刀盖板27和若干螺钉；所述螺钉穿过所述导流罩21和导流环盖板18后连接于所述固定座3，所述导流环20设置于所述导流罩21和导流环盖板18之间，所述风刀导流板25通过螺钉固定连接与所述导流罩21，所述风刀盖板27通过螺钉固定连接于所述风刀导流板25，所述分流器22通过螺钉固定连接于所述导流罩21和所述风刀导流板25。进一步的根据本专利技术所述的集成式宽光斑深孔激光熔覆头，其中所述导流环盖板18内设置有第一传输气路，所述第一传输气路的进气口连通于所述固定座内的气体通道；所述导流罩21内设置有第二传输气路和第一风刀气路，所述第二传输气路的进气口连通于所述第一传输气路的出气口，所述分流器22内设置有导流气路57，所述导流气路57的进气口连通本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种集成式宽光斑深孔激光熔覆头，其特征在于，包括：连接杆（1）、固定座（3）、送粉单元、清理单元、积分镜单元、保护镜单元、导流风刀单元、照明单元和摄像单元；其中所述连接杆（1）连接于所述固定座（3）的后端，所述积分镜单元安装于所述固定座的前端，所述送粉单元安装于所述固定座的一侧，所述清理单元安装于所述固定座的另一侧，所述导流风刀单元安装于所述固定座的下侧并位于所述送粉单元和清理单元之间，所述保护镜单元安装于所述固定座和导流风刀单元之间，所述照明单元安装于所述固定座上，所述摄像单元安装于所述连接杆（1）上，且所述照明单元位于所述摄像单元和送粉单元之间；所述连接杆、固定座、保护镜单元、导流风刀单元中均形成有激光束通道，熔覆激光束依次穿过连接杆和固定座的激光束通道后被积分镜单元反射后再依次透过保护镜单元和导流风刀单元的激光束通道后聚焦于待加工的工件表面；所述连接杆、固定座和送粉单元内设置有相互连通的送粉通道，所述连接杆、固定座和清理单元内设置有相互连通的清理气体通道，所述连接杆、固定座和导流风刀单元内设置有相互连通的风刀气体通道，所述连接杆、固定座、送粉单元和积分镜单元内设置有相互连通的循环冷却水通道。/n...

【技术特征摘要】
1.一种集成式宽光斑深孔激光熔覆头，其特征在于，包括：连接杆（1）、固定座（3）、送粉单元、清理单元、积分镜单元、保护镜单元、导流风刀单元、照明单元和摄像单元；其中所述连接杆（1）连接于所述固定座（3）的后端，所述积分镜单元安装于所述固定座的前端，所述送粉单元安装于所述固定座的一侧，所述清理单元安装于所述固定座的另一侧，所述导流风刀单元安装于所述固定座的下侧并位于所述送粉单元和清理单元之间，所述保护镜单元安装于所述固定座和导流风刀单元之间，所述照明单元安装于所述固定座上，所述摄像单元安装于所述连接杆（1）上，且所述照明单元位于所述摄像单元和送粉单元之间；所述连接杆、固定座、保护镜单元、导流风刀单元中均形成有激光束通道，熔覆激光束依次穿过连接杆和固定座的激光束通道后被积分镜单元反射后再依次透过保护镜单元和导流风刀单元的激光束通道后聚焦于待加工的工件表面；所述连接杆、固定座和送粉单元内设置有相互连通的送粉通道，所述连接杆、固定座和清理单元内设置有相互连通的清理气体通道，所述连接杆、固定座和导流风刀单元内设置有相互连通的风刀气体通道，所述连接杆、固定座、送粉单元和积分镜单元内设置有相互连通的循环冷却水通道。


2.根据权利要求1所述的集成式宽光斑深孔激光熔覆头，其特征在于，所述连接杆（1）通过螺钉与固定座（3）连接且在连接杆（1）和固定座（3）之间设置有密封圈（50）；所述连接杆和固定座的中央设置有所述激光束通道；所述连接杆（1）和固定座（3）在围绕激光束通道的外周均设置有进水通道、出水通道、送粉通道和气体通道，且所述连接杆（1）的进水通道与所述固定座（3）的进水通道相互对准且密封连通，所述连接杆（1）的出水通道与所述固定座（3）的出水通道相互对准且密封连通，所述连接杆的送粉通道与所述固定座（3）的送粉通道相互对准且密封连通，所述连接杆（1）的气体通道与所述固定座（3）的气体通道相互对准且密封连通。


3.根据权利要求1或2所述的集成式宽光斑深孔激光熔覆头，其特征在于，所述送粉单元包括送粉头（4）、粉气分离器盖（5）和送粉板（13），所述送粉头（4）通过螺钉安装于所述固定座的一侧，所述送粉头（4）的内部形成有循环冷却水通道、送粉通道和送粉腔（55），所述送粉通道连通于所述送粉腔（55），所述送粉腔（55）的顶端开口上安装有所述粉气分离器盖（5），所述送粉板（13）安装于所述送粉头（4）上，且在所述送粉板（13）与送粉头（4）之间形成出粉通道，所述送粉腔（55）的底端出口连通于所述出粉通道。


4.根据权利要求1-3任一项所述的集成式宽光斑深孔激光熔覆头，其特征在于，所述清理单元包括清理支架（7）、密封圈（46）、阀芯（47）和阀盖（48），所述清理支架（7）通过螺钉安装于所述固定座的另一侧，所述清理支架（7）内形成有清理气体通道，所述密封圈（46）、阀芯（47）和阀盖（48）依次装配后通过螺钉密封连接于清理支架（7）的所述清理气体通道。


5.根据权利要求1-4任一项所述的集成式宽光斑深孔激光熔覆头，其特征在于，所述积分镜单元包括积分反射镜（8）、密封圈、积分镜座（11）和螺钉（12），所述积分反射镜（8）安装于所述积分镜座（11）上，且在所述积分反射镜（8）和所述积分镜座（11）之间设置有密封圈，所述积分反射镜（8）和所述积分镜座（11）内设置有相互连通的循环冷却水通道，所述积分镜座（11）通过螺钉安装于所述固定座...

【专利技术属性】
技术研发人员：李建勋，苏成明，王春昌，曹鹏，
申请(专利权)人：陕西天元智能再制造股份有限公司，
类型：发明
国别省市：陕西;61